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[국내논문] 65 nm CMOS 공정을 이용한 저면적 30~46 GHz 광대역 증폭기
30~46 GHz Wideband Amplifier Using 65 nm CMOS 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.29 no.5, 2018년, pp.397 - 400  

신미애 (성균관대학교 전자전기컴퓨터공학부) ,  서문교 (성균관대학교 전자전기컴퓨터공학부)

초록
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본 논문에서는 칩 면적을 최소화한 65 nm CMOS 기반 30~46 GHz 대역 광대역 증폭기 회로의 설계 및 측정결과에 대하여 기술하였다. 전체 증폭기의 칩 면적을 줄이기 위해 결합 인덕터를 이용한 임피던스 정합회로를 사용하였다. 제작된 광대역 증폭기 회로는 9.3 dB 최대 이득, 16 GHz의 3 dB 대역폭 및 42 % 비대역폭 등의 측정 결과를 보였다. 입출력 반사 손실은 각각 35.8~46.0 GHz 대역과 28.6~37.8 GHz 대역에서 10 dB 이상이다. 공급 전압은 1.2 V이며, 소비 전력은 42 mW이다. 3 dB 대역폭 내에서의 군 지연 변화는 19.1 ps이며, 패드를 제외한 칩 면적은 $0.09mm^2$이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents a miniaturized 65 nm CMOS 30~46 GHz wideband amplifier. To minimize the chip area, coupled inductors are used in the matching networks. The measurement shows that the fabricated amplifier exhibits 9.3 dB of peak gain, 16 GHz of 3 dB bandwidth, and 42 % fractional bandwidth. The m...

주제어

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문제 정의

  • 본 논문에서는 65 nm CMOS 공정을 이용한 30~46 GHz 대역 광대역 증폭기의 설계 및 측정 결과를 기술하였다. 측정된 비대역폭은 42 %이고, 패드를 제외한 칩 면적이 0.
  • 광대역 증폭기의 칩 면적은 일반적으로 다수의 인덕터 사용으로 인하여 큰 경향이 있는데, 이는 향후 다채널 유무선 통신 시스템 구현에 걸림돌로 작용할 수 있다. 본 논문에서는 칩 면적을 최소화한 밀리미터파 대역 65 nm CMOS 광대역 증폭기의 설계 및 측정 결과에 대해 기술한다. Ⅱ장에서 기존 밀리미터파 대역 광대역 증폭기 결과를 요약하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
광대역 증폭기의 칩 면적의 잠제적인 문제는 무엇인가? 광대역 증폭기의 칩 면적은 일반적으로 다수의 인덕터 사용으로 인하여 큰 경향이 있는데, 이는 향후 다채널 유무선 통신 시스템 구현에 걸림돌로 작용할 수 있다. 본 논문에서는 칩 면적을 최소화한 밀리미터파 대역 65 nm CMOS 광대역 증폭기의 설계 및 측정 결과에 대해 기술한다.
밀리미터파란? 최근 무선통신 기술의 발달 및 이용자 증가에 따라 소비되는 모바일 데이터 트래픽이 기하급수적으로 증가하고 있고[1], 이에 상대적으로 넓은 대역폭 확보 및 고속의 데이터 송수신이 가능한 밀리미터파(millimeter wave) 대역 광대역 통신 회로의 구현에 관한 연구가 급증하고 있다[2]. 특히, 38 GHz 대역은 5세대 이동통신(5G)과 관련하여 기기 간 통신(device to device), 자동차 애플리케이션(automotive applications) 등의 상업용 목적으로 연구가 활발히 진행되고 있다[3],[4].
밀리미터파의 활용분야는 무엇이 있는가? 최근 무선통신 기술의 발달 및 이용자 증가에 따라 소비되는 모바일 데이터 트래픽이 기하급수적으로 증가하고 있고[1], 이에 상대적으로 넓은 대역폭 확보 및 고속의 데이터 송수신이 가능한 밀리미터파(millimeter wave) 대역 광대역 통신 회로의 구현에 관한 연구가 급증하고 있다[2]. 특히, 38 GHz 대역은 5세대 이동통신(5G)과 관련하여 기기 간 통신(device to device), 자동차 애플리케이션(automotive applications) 등의 상업용 목적으로 연구가 활발히 진행되고 있다[3],[4].
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참고문헌 (10)

  1. 장재득, 김철호, 이희동, 장승현, 강병수, 박봉혁 외, "밀리미터파 기반 5세대 이동통신 RF 기술/ 시장동향," 전자통신동향분석, 31(5), pp. 41-50, 2016년 10월. 

  2. J. L. Kuo, Z. M. Tsai, K. Y. Lin, and H. Wang, "A 50 to 70 GHz power amplifier using 90 nm CMOS technology," IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 19, no. 1, pp. 45-47, Jan. 2009. 

  3. J. Kim, A. F. Molisch, "Quality-aware millimeter-wave device-to-device multi-hop routing for 5G cellular networks," in 2014 IEEE International Conference on Communications( ICC), Sydney, NSW, Jun. 2014, pp. 5251- 5256. 

  4. J. Udomoto, T. Matsuzuka, S. Chaki, K. Kanaya, T. Katoh, and Y. Notani, et al., "A 38/77 GHz MMIC transmitter chip set for automotive applications," in IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, Philadelphia, PA, Jun. 2003, vol. 3, pp. 2229-2232. 

  5. H. C. Yeh, C. C. Chiong, S. Aloui, and H. Wang, "Analysis and design of millimeter-wave low-voltage CMOS cascode LNA with magnetic coupled technique," IEEE Microwave Theory and Techniques, vol. 60, no. 12, pp. 4066-4079, Dec. 2012. 

  6. V. Bhagavatula, M. Taghivand, and J. C. Rudell, "A compact 77 % fractional bandwidth CMOS band-pass distributed amplifier with mirror symmetric Norton transforms," IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 50, no. 5, pp. 1085-1093, May 2015. 

  7. G. L. Yang, F. Liu, A. Muhammad, and Z. Wang, "30-50 GHz high-gain CMOS UWB LNA," Electronics Letters, vol. 49, no. 25, pp. 1622-1623, Dec. 2013. 

  8. H. H. Hsieh, P. Y. Wu, C. P. Jou, F. L. Hsueh, and G. W. Huang, "60 GHz high-gain low-noise amplifiers with a common-gate inductive feedback in 65 nm CMOS," in 2011 IEEE Radio Frequency Integrated Circuits Symposium, Baltimore, MD, 2011, pp. 1-4. 

  9. C. K. Alexander, Matthew N. O. Sadiku, Fundamentals of Electric Circuits, Mcgraw-Hill, 2013. 

  10. A. Azizzadeh, L. Mohammadi, "Degradation of BER by group delay in digital phase modulation," in 2008 Fourth Advanced International Conference on Telecommunications, Athens, Jun. 2008, pp. 350-354. 

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